JP2000332286A - 高パワーで大きいバンド幅の進行波光検出噐 - Google Patents
高パワーで大きいバンド幅の進行波光検出噐Info
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高パワーで大きいバンド幅で動作
し、吸収されたパワーが分散され、加熱が最小にされた
進行波光検出噐10を提供することを目的とする。 【解決手段】 基体16と、この基体16上に位置する光伝
送媒体12と、光伝送媒体12から分離されて基体16上に位
置し、光検出噐10を通って伝送する光によって発生され
た電気信号を吸収する光吸収媒体14と、この光吸収媒体
14に設けられた電気信号取出し用上の電極18とを備えて
いることを特徴とする。
し、吸収されたパワーが分散され、加熱が最小にされた
進行波光検出噐10を提供することを目的とする。 【解決手段】 基体16と、この基体16上に位置する光伝
送媒体12と、光伝送媒体12から分離されて基体16上に位
置し、光検出噐10を通って伝送する光によって発生され
た電気信号を吸収する光吸収媒体14と、この光吸収媒体
14に設けられた電気信号取出し用上の電極18とを備えて
いることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、進行波光検出噐に
関するものであり、特に高パワーで動作し、大きいバン
ド幅を有する進行波光検出噐に関する。
関するものであり、特に高パワーで動作し、大きいバン
ド幅を有する進行波光検出噐に関する。
【０００２】
【従来の技術】光検出噐は変調された光を電気信号に変
換する。光検出噐は，アンテナの遠隔制御、宇宙船ＲＦ
相互接続、アナログおよびデジタリンク、および、その
他の高いダイナミック範囲を有する光ファイバリンクを
使用その他の応用を含む多くの分野で広く使用されてい
るが、前記の分野に限定されるものではない。
換する。光検出噐は，アンテナの遠隔制御、宇宙船ＲＦ
相互接続、アナログおよびデジタリンク、および、その
他の高いダイナミック範囲を有する光ファイバリンクを
使用その他の応用を含む多くの分野で広く使用されてい
るが、前記の分野に限定されるものではない。
【０００３】固体光検出噐は典型的に吸収されてキャリ
アと呼ばれる電子およびホールを生成する入射光または
光子により動作する。ｐｉｎ（ＰＩＮ）ダイオードのよ
うな装置は電気コンタクトへキャリアを駆動して光電流
を生成する。ＰＩＮダイオードはｐ型とｎ型の半導体領
域が真性半導体材料の層によって分離されることにより
形成される。
アと呼ばれる電子およびホールを生成する入射光または
光子により動作する。ｐｉｎ（ＰＩＮ）ダイオードのよ
うな装置は電気コンタクトへキャリアを駆動して光電流
を生成する。ＰＩＮダイオードはｐ型とｎ型の半導体領
域が真性半導体材料の層によって分離されることにより
形成される。
【０００４】従来技術の表面結合ＰＩＮ光検出噐100 は
図１に示されている。表面結合ＰＩＮの目的はできるか
ぎり短い距離で多量の光を吸収することである。吸収領
域全体は狭いバンドギャップの材料で作られ、その領域
は電子およびホールの両者に透明なオーム接続を形成す
るように高ドープされた材料で被覆されている。
図１に示されている。表面結合ＰＩＮの目的はできるか
ぎり短い距離で多量の光を吸収することである。吸収領
域全体は狭いバンドギャップの材料で作られ、その領域
は電子およびホールの両者に透明なオーム接続を形成す
るように高ドープされた材料で被覆されている。
【０００５】通常の表面結合ＰＩＮ光検出噐は小さい表
面面積と大きいバンド幅を有しているが、吸収すること
のできる光パワーの量に制限がある。過剰のパワーは光
検出噐を損傷させ、また飽和効果を生じて性能を低下さ
せる虞がある。装置の表面面積を大きくして光パワーを
大きい表面全体に広げて損傷を減少させ、飽和しきい値
を増加させることが可能である。しかしながら、これは
それに対応してキャパシタンスの増加を生じさせ、装置
のＲＦバンド幅を減少させる欠点がある。簡単なＰＩＮ
光検出噐は制限を受けない高いパワーで動作することが
できず、また大きい帯域幅は可能ではない。
面面積と大きいバンド幅を有しているが、吸収すること
のできる光パワーの量に制限がある。過剰のパワーは光
検出噐を損傷させ、また飽和効果を生じて性能を低下さ
せる虞がある。装置の表面面積を大きくして光パワーを
大きい表面全体に広げて損傷を減少させ、飽和しきい値
を増加させることが可能である。しかしながら、これは
それに対応してキャパシタンスの増加を生じさせ、装置
のＲＦバンド幅を減少させる欠点がある。簡単なＰＩＮ
光検出噐は制限を受けない高いパワーで動作することが
できず、また大きい帯域幅は可能ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在大きい表面面積を
有する進行波光検出噐200 は技術的に知られており、図
２に示されている。進行波光検出噐200 は単位長当りの
吸収が低くなるように薄い吸収層204 を有している。こ
の吸収層204 は２つの非吸収層202 の間に位置してい
る。しかしながら、薄い吸収層204 は大きい欠点を有し
ている。層内で生成された電子・ホール対はトラップさ
れ、熱プロセスによってしか層から移動することができ
ない。熱プロセスは本質的に遅く、それは薄い層を使用
して形成された光検出噐は数ギガヘルツを越える上限周
波数を得ることはできない。複合階層を使用することが
提案されており、この方法はトラップの問題を緩和する
が、それを完全に除去することはできない。
有する進行波光検出噐200 は技術的に知られており、図
２に示されている。進行波光検出噐200 は単位長当りの
吸収が低くなるように薄い吸収層204 を有している。こ
の吸収層204 は２つの非吸収層202 の間に位置してい
る。しかしながら、薄い吸収層204 は大きい欠点を有し
ている。層内で生成された電子・ホール対はトラップさ
れ、熱プロセスによってしか層から移動することができ
ない。熱プロセスは本質的に遅く、それは薄い層を使用
して形成された光検出噐は数ギガヘルツを越える上限周
波数を得ることはできない。複合階層を使用することが
提案されており、この方法はトラップの問題を緩和する
が、それを完全に除去することはできない。
【０００７】本発明の目的は、薄い層を有する光検出噐
に関連する欠点を克服することである。本発明の別の目
的は、高いパワーで大きいバンド幅の動作のできる進行
波光検出噐を提供することである。
に関連する欠点を克服することである。本発明の別の目
的は、高いパワーで大きいバンド幅の動作のできる進行
波光検出噐を提供することである。
【０００８】本発明のさらに別の目的は、吸収されたパ
ワーが分散され、加熱が最小にされたエピタキシャル層
構造を有する進行波光検出噐を提供することである。本
発明のさらに別の目的は、弱い吸収の光導波体を通って
光を伝送させることである。本発明のさらに別の目的
は、光導波体に取付けられた電極において吸収された光
により発生した電流を収集することである。
ワーが分散され、加熱が最小にされたエピタキシャル層
構造を有する進行波光検出噐を提供することである。本
発明のさらに別の目的は、弱い吸収の光導波体を通って
光を伝送させることである。本発明のさらに別の目的
は、光導波体に取付けられた電極において吸収された光
により発生した電流を収集することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の進行波光検出噐
は、高いパワーの動作および大きい帯域幅を有してい
る。本発明の進行波光検出噐は、吸収されたパワーが分
散されるエピタキシャル層構造を有しており、装置の加
熱は最小にされる。本発明は、弱い吸収の光導波体を通
って光が伝送されるように動作し、吸収された光により
発生された電流は光導波体に取付けられた電極により収
集される。パワー吸収は大きい面積に分散され、一方で
は吸収構造のイントリンシックなバンド幅は維持され
る。熱プロセスが遅いことの問題は回避され、周波数応
答特性は光検出噐の過渡時間によってのみ制限される。
１００ＧＨｚ以上の良好な応答特性を有する装置を得る
ことが可能である。
は、高いパワーの動作および大きい帯域幅を有してい
る。本発明の進行波光検出噐は、吸収されたパワーが分
散されるエピタキシャル層構造を有しており、装置の加
熱は最小にされる。本発明は、弱い吸収の光導波体を通
って光が伝送されるように動作し、吸収された光により
発生された電流は光導波体に取付けられた電極により収
集される。パワー吸収は大きい面積に分散され、一方で
は吸収構造のイントリンシックなバンド幅は維持され
る。熱プロセスが遅いことの問題は回避され、周波数応
答特性は光検出噐の過渡時間によってのみ制限される。
１００ＧＨｚ以上の良好な応答特性を有する装置を得る
ことが可能である。
【００１０】本発明は、有効であることが証明されてい
る技術によって製造され、光が光導波体に沿って伝播す
るとき、光が光導波体から吸収ＰＩＮ構造中にゆっくり
と漏洩することができるように分離した非吸収光導波体
構造をＰＩＮ構造と組合わされている。これは光検出噐
の性能を犠牲にすることなく、光検出噐の単位長当りの
実効吸収を著しく減少させる。吸収された光を広げるこ
とにより加熱と飽和の影響は減少する。ＰＩＮフォトダ
イオードの進行波電極構造は検出噐のキャパシタンスに
よる周波数特性の劣化を除去する。
る技術によって製造され、光が光導波体に沿って伝播す
るとき、光が光導波体から吸収ＰＩＮ構造中にゆっくり
と漏洩することができるように分離した非吸収光導波体
構造をＰＩＮ構造と組合わされている。これは光検出噐
の性能を犠牲にすることなく、光検出噐の単位長当りの
実効吸収を著しく減少させる。吸収された光を広げるこ
とにより加熱と飽和の影響は減少する。ＰＩＮフォトダ
イオードの進行波電極構造は検出噐のキャパシタンスに
よる周波数特性の劣化を除去する。
【００１１】本発明のその他の目的および特徴は、添付
図面を参照にした好ましい実施形態の詳細な説明から明
白になるであろう。
図面を参照にした好ましい実施形態の詳細な説明から明
白になるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の高パワー進行波光検出噐
は図３乃至５に一般的に示されている。本発明の光検出
噐は、分離した光伝送領域、すなわち光導波体領域12
と、光吸収領域14とを備え、それらは共同して高パワー
の動作と大きいバンド幅の動作を可能にする単位長当り
の低い吸収を得ることを可能にしている。
は図３乃至５に一般的に示されている。本発明の光検出
噐は、分離した光伝送領域、すなわち光導波体領域12
と、光吸収領域14とを備え、それらは共同して高パワー
の動作と大きいバンド幅の動作を可能にする単位長当り
の低い吸収を得ることを可能にしている。
【００１３】図３を参照すると、本発明の光検出噐10の
１実施形態の断面図が示されている。光導波体領域12は
水平方向で光吸収領域14から分離されている。図３に示
されている実施形態では、両方の領域12および14は高濃
度でドープされた導電性の層15上に配置され、この導電
性の層15は底部電極として機能する。反対極性の電圧が
頂部電極および底部電極に供給される。これによって電
界が設定され、光により発生されたキャリアを駆動して
電極によって収集する。層12, 14, 15の全ては基体16上
に配置され、この基体16は典型的に半導体材料から形成
されている。
１実施形態の断面図が示されている。光導波体領域12は
水平方向で光吸収領域14から分離されている。図３に示
されている実施形態では、両方の領域12および14は高濃
度でドープされた導電性の層15上に配置され、この導電
性の層15は底部電極として機能する。反対極性の電圧が
頂部電極および底部電極に供給される。これによって電
界が設定され、光により発生されたキャリアを駆動して
電極によって収集する。層12, 14, 15の全ては基体16上
に配置され、この基体16は典型的に半導体材料から形成
されている。
【００１４】光電気フィールドＥ（Ｘ）が進行波光検出
噐10に関連して示されている。光フィールドＥ（Ｘ）の
小部分20だけが実際に吸収領域14に位置している。それ
故、材料の実効吸収係数は約10,000cm-1であるが、実効
吸収定数ははるかに少なく、10〜100 cm-1程度である。
図で楕円で示されたような光波が進行波光検出噐10に沿
って伝播するとき光エネルギはゆっくりと光導波体領域
12から引出される。楕円は光ビームの近似的な大きさお
よび形状を示している。
噐10に関連して示されている。光フィールドＥ（Ｘ）の
小部分20だけが実際に吸収領域14に位置している。それ
故、材料の実効吸収係数は約10,000cm-1であるが、実効
吸収定数ははるかに少なく、10〜100 cm-1程度である。
図で楕円で示されたような光波が進行波光検出噐10に沿
って伝播するとき光エネルギはゆっくりと光導波体領域
12から引出される。楕円は光ビームの近似的な大きさお
よび形状を示している。
【００１５】図３に示された光検出噐10の構造は、光吸
収領域12の光吸収材料と非吸収材料とが隣接して並置さ
れるような成長および再成長プロセスが要求される。
収領域12の光吸収材料と非吸収材料とが隣接して並置さ
れるような成長および再成長プロセスが要求される。
【００１６】図４は、別の実施形態22の断面図であり、
領域12および14は基体16上で垂直方向で互いに分離して
重なって配置されている。この実施形態では、材料は一
方が他方の上に成長され、金属有機化学気相付着（ＭＯ
ＣＶＤ），金属有機気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ），お
よび分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）成長プロセスの標
準的な手順である。非吸収光導波体領域12が最初に成長
され、次に吸収領域14が光導波体領域12の上部に形成さ
れる。
領域12および14は基体16上で垂直方向で互いに分離して
重なって配置されている。この実施形態では、材料は一
方が他方の上に成長され、金属有機化学気相付着（ＭＯ
ＣＶＤ），金属有機気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ），お
よび分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ）成長プロセスの標
準的な手順である。非吸収光導波体領域12が最初に成長
され、次に吸収領域14が光導波体領域12の上部に形成さ
れる。
【００１７】図４には薄い中間層24が示されている。こ
の中間層24は２つの機能を有している。まず、それは導
電性であるように多量にドープされ、底部電極として機
能する。さらに、中間層24は吸収領域への単位長当りの
結合を増加或いは減少するように調整されることができ
るような屈折率を有している。短い検出噐に対して中間
整合層を挿入する概念は、Ｒ．Ｊ．Ｄeri およびＯ．ワ
ダによる文献（ａpp.ｐhys.Ｌett.55巻、2712〜2714
頁）に記載されている。
の中間層24は２つの機能を有している。まず、それは導
電性であるように多量にドープされ、底部電極として機
能する。さらに、中間層24は吸収領域への単位長当りの
結合を増加或いは減少するように調整されることができ
るような屈折率を有している。短い検出噐に対して中間
整合層を挿入する概念は、Ｒ．Ｊ．Ｄeri およびＯ．ワ
ダによる文献（ａpp.ｐhys.Ｌett.55巻、2712〜2714
頁）に記載されている。
【００１８】図５は、本発明による光検出噐30のさらに
別の実施形態30の断面図である。光検出噐30は大きい光
導波体領域12を有している。層および領域の材料および
寸法は、電極18および36上のマイクロ波電界の順方向伝
播速度を光導波体領域12における光波の速度に一致させ
るように選択される。光検出噐30のリブ構造32は進行波
構造に対する５０Ωのインピーダンスを得て速度整合を
容易にするために小さく形成される。
別の実施形態30の断面図である。光検出噐30は大きい光
導波体領域12を有している。層および領域の材料および
寸法は、電極18および36上のマイクロ波電界の順方向伝
播速度を光導波体領域12における光波の速度に一致させ
るように選択される。光検出噐30のリブ構造32は進行波
構造に対する５０Ωのインピーダンスを得て速度整合を
容易にするために小さく形成される。
【００１９】ｐ+ 層35は電極18の下に位置される。多量
にドープされたｎ+ 層34は電界Ｅ（Ｘ）に対する接地平
面として作用し、しかも、中央電極18の周囲を囲む磁界
を許容する。中央電極18と２個の隣接する接地平面電極
36はマイクロ波共平面導波体（ＣＰＷ）構造を形成し、
それはマイクロ波電界を進行波構造32に沿って誘導す
る。
にドープされたｎ+ 層34は電界Ｅ（Ｘ）に対する接地平
面として作用し、しかも、中央電極18の周囲を囲む磁界
を許容する。中央電極18と２個の隣接する接地平面電極
36はマイクロ波共平面導波体（ＣＰＷ）構造を形成し、
それはマイクロ波電界を進行波構造32に沿って誘導す
る。
【００２０】光モードの幅はｎ+ 層34中のリッジ38によ
り決定される。中間層24は吸収領域への結合を増加また
は減少させるために使用される材料の薄い層であり、こ
れもまたｎ+ にドープされる。層24および34と共に層35
は頂部電極および底部電極を構成し、真性吸収領域14の
境界を定めている。
り決定される。中間層24は吸収領域への結合を増加また
は減少させるために使用される材料の薄い層であり、こ
れもまたｎ+ にドープされる。層24および34と共に層35
は頂部電極および底部電極を構成し、真性吸収領域14の
境界を定めている。
【００２１】本発明の進行波光検出噐の特別の利点は、
従来技術に関連したトラップ効果が除去されることであ
る。図２に示されるような従来技術の光検出噐は２つの
非吸収層202 の間に挟まれた狭いバンドギャップの吸収
層204 を有している。大きいバンドギャップを有する２
つの層の間に挟まれるこのサンドイッチ構造はキャリア
をトラップする吸収材料中の電位の井戸を形成する。
従来技術に関連したトラップ効果が除去されることであ
る。図２に示されるような従来技術の光検出噐は２つの
非吸収層202 の間に挟まれた狭いバンドギャップの吸収
層204 を有している。大きいバンドギャップを有する２
つの層の間に挟まれるこのサンドイッチ構造はキャリア
をトラップする吸収材料中の電位の井戸を形成する。
【００２２】本発明では、狭いバンドギャップの吸収領
域は電流の流れに対して全体的に透明である高濃度にド
ープされた層の間に挟まれており、したがってトラップ
効果が完全に除去される。
域は電流の流れに対して全体的に透明である高濃度にド
ープされた層の間に挟まれており、したがってトラップ
効果が完全に除去される。
【００２３】本発明の進行波光検出噐の別の利点は、光
検出噐の単位長当りの吸収が適切な設計および材料の選
択によって調整されることができることである。従来技
術の薄い吸収層204 （１００オングストローム程度）は
その製造中に使用された成長プロセスに悪影響を与えな
いように修正することは容易ではない。本発明ではより
厚い層が使用されるために、従来技術の装置では達成す
ることが困難であった寸法の調整を容易に行うことがで
きる。
検出噐の単位長当りの吸収が適切な設計および材料の選
択によって調整されることができることである。従来技
術の薄い吸収層204 （１００オングストローム程度）は
その製造中に使用された成長プロセスに悪影響を与えな
いように修正することは容易ではない。本発明ではより
厚い層が使用されるために、従来技術の装置では達成す
ることが困難であった寸法の調整を容易に行うことがで
きる。
【００２４】動作において、光検出噐は光ファイバリン
クと関連して使用される。本発明の光検出噐の光導波体
領域12のサイズおよびディメンションは容易に調整され
て、光検出噐が最終的に取付けられる光ファイバのモー
ドプロフィールに最適に整合させることができる。結果
的に光ファイバから検出噐へのエネルギの転送は最大に
される。
クと関連して使用される。本発明の光検出噐の光導波体
領域12のサイズおよびディメンションは容易に調整され
て、光検出噐が最終的に取付けられる光ファイバのモー
ドプロフィールに最適に整合させることができる。結果
的に光ファイバから検出噐へのエネルギの転送は最大に
される。
【００２５】さらに別の利点は、吸収領域14の幅および
厚さが、光導波体の特性に関係なく光検出噐の進行波電
極18のＲＦ伝播特性を最適にするように容易に調整でき
ることである。
厚さが、光導波体の特性に関係なく光検出噐の進行波電
極18のＲＦ伝播特性を最適にするように容易に調整でき
ることである。
【００２６】本発明の進行波光検出噐は、すでによく知
られている技術を使用して製造することができる。ＰＩ
Ｎ光検出噐構造およびそれと分離された非吸収光導波体
構造が組合わされて光波が光導波体構造に沿って伝播す
るとき光導波体から吸収領域のＰＩＮ構造へゆっくりと
漏洩する。単位長当りの実効吸収は減少され、それによ
りＰＩＮ光検出噐の性能を犠牲にすることなくＰＩＮ光
検出噐の長さに沿って光の吸収が広げられる。
られている技術を使用して製造することができる。ＰＩ
Ｎ光検出噐構造およびそれと分離された非吸収光導波体
構造が組合わされて光波が光導波体構造に沿って伝播す
るとき光導波体から吸収領域のＰＩＮ構造へゆっくりと
漏洩する。単位長当りの実効吸収は減少され、それによ
りＰＩＮ光検出噐の性能を犠牲にすることなくＰＩＮ光
検出噐の長さに沿って光の吸収が広げられる。
【００２７】以上、本発明を特定の実施形態について図
示し、説明したが、種々の変更および変形された実施形
態が当業者によって行われることができる。したがっ
て、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載によっ
てのみ制限される。
示し、説明したが、種々の変更および変形された実施形
態が当業者によって行われることができる。したがっ
て、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載によっ
てのみ制限される。
【図１】従来の技術による表面結合されたＰＩＮ光検出
噐の斜視図。
噐の斜視図。
【図２】従来の技術によるエッジ結合された進行波光検
出噐の斜視図。
出噐の斜視図。
【図３】本発明による進行波光検出噐の１実施形態の断
面図。
面図。
【図４】本発明による進行波光検出噐の別の実施形態の
断面図。
断面図。
【図５】分離した吸収および光導波体領域を含む本発明
による進行波光検出噐のさらに別の実施形態の断面図。
による進行波光検出噐のさらに別の実施形態の断面図。
Claims (11)
- 【請求項１】 基体と、 前記基体上に位置する光伝送媒体と、 前記光伝送媒体から分離されて前記基体上に位置し、光
検出噐を通って伝送する光によって発生された電気信号
を吸収する光吸収媒体と、 前記光吸収媒体に設けられて前記電気信号を取出す１以
上の電極とを具備していることを特徴とする進行波光検
出噐。 - 【請求項２】 前記光伝送媒体および前記光吸収媒体は
水平方向で分離されている請求項１記載の進行波光検出
噐。 - 【請求項３】 前記光伝送媒体および前記光吸収媒体は
垂直方向で分離されている請求項１記載の進行波光検出
噐。 - 【請求項４】 前記光伝送媒体および前記光吸収媒体は
中間層によって分離されている請求項３記載の進行波光
検出噐。 - 【請求項５】 前記中間層はさらに、前記光伝送媒体お
よび前記光吸収媒体の屈折率の間の中間の屈折率を有す
る材料の層を有している請求項４記載の進行波光検出
噐。 - 【請求項６】 前記中間層はさらに、前記光吸収媒体と
の結合を変化させるために調節される厚さを有する中間
層を有している請求項５記載の進行波光検出噐。 - 【請求項７】 前記光吸収媒体は前記少なくとも１つの
電極のＲＦ伝送特性を最適にするために予め定められた
厚さおよび幅を有している請求項１記載の進行波光検出
噐。 - 【請求項８】 前記光伝送媒体および前記光吸収媒体は
単位長当り予め定められた吸収が得られるように選択さ
れている請求項１記載の進行波光検出噐。 - 【請求項９】 前記光導波体層の上に位置する高濃度で
ドープされたｎ+ 層と、前記光吸収層の上に位置する高
濃度でドープされたｐ+ 層とさらに有している請求項１
記載の進行波光検出噐。 - 【請求項１０】 前記ｎ+ 層はリッジを有し、このリッ
ジは光モードの幅を決定するために予め定められた幅を
有している請求項１記載の進行波光検出噐。 - 【請求項１１】 前記少なくとも１つの電極に隣接して
設けられた２個の電極を備え、それらの電極は前記進行
波構造に沿ってマイクロ波電界を誘導するためのマイク
ロ波共通平面光導波体構造を規定している請求項１記載
の進行波光検出噐。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/301,637 US6278820B1 (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | High power and large bandwidth traveling-wave photodetector |
| US301637 | 1999-04-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332286A true JP2000332286A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3477147B2 JP3477147B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=23164225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000130520A Expired - Lifetime JP3477147B2 (ja) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | 高パワーで大きいバンド幅の進行波光検出噐 |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US6278820B1 (ja) |
| EP (1) | EP1049177B1 (ja) |
| JP (1) | JP3477147B2 (ja) |
| DE (1) | DE60032962T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010212469A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Hiroshima Univ | 光検出器およびそれを備えた光集積回路装置 |
| JP2011209371A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器 |
| JP2019054029A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 富士通株式会社 | 受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US6528776B1 (en) * | 1999-11-19 | 2003-03-04 | New Focus, Inc. | Electro optic converter having a passive waveguide and exhibiting impedance mismatch |
| US7005687B2 (en) * | 2002-12-24 | 2006-02-28 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Photodetector |
| KR20050025384A (ko) * | 2003-09-06 | 2005-03-14 | 한국전자통신연구원 | 도파로형 광 검출기 |
| KR100577929B1 (ko) * | 2004-11-25 | 2006-05-10 | 한국전자통신연구원 | 도파로형 광 검출기 |
| US7269197B2 (en) * | 2005-09-21 | 2007-09-11 | Agere Systems Inc. | Controlling overspray coating in semiconductor devices |
| GB0606540D0 (en) * | 2006-03-31 | 2006-05-10 | Univ London | Photodetector |
| US20090060412A1 (en) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Photonic Systems, Inc. | High-Power High-Frequency Photodetector |
| US8290325B2 (en) * | 2008-06-30 | 2012-10-16 | Intel Corporation | Waveguide photodetector device and manufacturing method thereof |
| WO2010054685A1 (en) | 2008-11-12 | 2010-05-20 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | An improved large area photo detector |
| WO2012083864A1 (en) | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Bing Li | Optical waveguide switch |
| US9178085B2 (en) | 2010-12-22 | 2015-11-03 | Bing Li | Waveguide photodetector and forming method thereof |
| CN102565932B (zh) | 2011-01-14 | 2014-10-08 | 李冰 | 色散校正的阵列波导光栅 |
| CN103545399B (zh) * | 2013-10-28 | 2016-06-29 | 北京工业大学 | 行波电极渐变耦合脊波导InP双异质结光敏晶体管 |
| US9804475B1 (en) | 2015-04-16 | 2017-10-31 | Aurrion, Inc. | Radio-frequency loss reduction in photonic circuits |
| CN110364590B (zh) * | 2019-07-09 | 2024-05-10 | 武汉光谷量子技术有限公司 | 一种高增益带宽积的光探测器及其制造方法 |
| CN111106191B (zh) * | 2020-01-06 | 2021-09-28 | 电子科技大学 | 20GHz行波光波导探测器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2253480A (en) * | 1991-03-07 | 1992-09-09 | Marconi Gec Ltd | Optical waveguide photodetector |
| US5270532A (en) * | 1992-06-15 | 1993-12-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Traveling-wave photodetector |
| US5404006A (en) * | 1993-02-22 | 1995-04-04 | Hughes Aircraft Company | High power capacity optical receiver apparatus and method employing distributed photodetectors |
| US6177686B1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-23 | Trw Inc. | High power waveguide photodiode with an absorption layer with reduced absorption coefficient |
-
1999
- 1999-04-28 US US09/301,637 patent/US6278820B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-04-26 DE DE60032962T patent/DE60032962T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-26 EP EP00108832A patent/EP1049177B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-28 JP JP2000130520A patent/JP3477147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010212469A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Hiroshima Univ | 光検出器およびそれを備えた光集積回路装置 |
| JP2011209371A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器 |
| JP2019054029A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 富士通株式会社 | 受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法 |
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Also Published As
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| EP1049177B1 (en) | 2007-01-17 |
| DE60032962T2 (de) | 2007-10-18 |
| DE60032962D1 (de) | 2007-03-08 |
| EP1049177A2 (en) | 2000-11-02 |
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